JP5940342B2 - Substrate transport apparatus, substrate processing system, substrate transport method, and storage medium - Google Patents
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Description
本発明は、例えば半導体ウエハ等の基板に熱をともなう真空処理を施す基板処理装置に用いられる基板搬送装置、それを用いた基板処理システムおよび基板搬送方法、ならびに記憶媒体に関する。 The present invention relates to a substrate transport apparatus used in a substrate processing apparatus that performs vacuum processing with heat on a substrate such as a semiconductor wafer, a substrate processing system and a substrate transport method using the same, and a storage medium.
半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板である半導体ウエハ(以下、単にウエハと記す)に対し、成膜処理等の真空処理が多用されている。最近では、このような真空処理の効率化の観点、および酸化やコンタミネーション等の汚染を抑制する観点から、複数の真空処理ユニットを真空に保持される搬送室に連結し、この搬送室に設けられた基板搬送装置により各真空処理ユニットにウエハを搬送可能としたクラスターツール型のマルチチャンバタイプの真空処理システムが用いられている(例えば特許文献1)。 In the manufacturing process of a semiconductor device, a vacuum process such as a film forming process is frequently used for a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) that is a substrate to be processed. Recently, from the viewpoint of improving the efficiency of such vacuum processing and suppressing contamination such as oxidation and contamination, a plurality of vacuum processing units are connected to a transfer chamber held in a vacuum and provided in this transfer chamber. A cluster tool type multi-chamber type vacuum processing system is used in which a wafer can be transferred to each vacuum processing unit by the substrate transfer apparatus (for example, Patent Document 1).
このようなマルチチャンバ処理システムにおいては、真空に保持されている搬送室に、上述した真空処理ユニットの他に、大気中に置かれているウエハカセットから真空に保持された搬送室へウエハを搬送するためのロードロック室を連結し、搬送室に設けられた基板搬送装置により、真空処理ユニットとロードロック室の間、または真空処理ユニット間でウエハの搬送が行われる。 In such a multi-chamber processing system, a wafer is transferred from a wafer cassette placed in the atmosphere to a transfer chamber held in a vacuum, in addition to the above-described vacuum processing unit, in a transfer chamber held in a vacuum. A load lock chamber is connected to each other, and a wafer is transferred between the vacuum processing unit and the load lock chamber or between the vacuum processing units by a substrate transfer device provided in the transfer chamber.
このとき用いる基板搬送装置においては、ウエハを保持するピックとして、ウエハの裏面のみ、または下面側ベベルのみを保持するものが用いられている。 In the substrate transfer apparatus used at this time, a pick that holds only the back surface of the wafer or only the lower surface side bevel is used as a pick for holding the wafer.
近時、高速でウエハ搬送を行って高スループットで処理を行うことが要求されているが、上述のようにウエハの裏面のみ、または下面側ベベルのみを保持するピックを用いる場合には、高速で搬送するとウエハが滑ってしまいウエハの位置精度が低いものとなってしまう。また、成膜処理のような熱をともなう処理を行う場合には、熱膨張による誤差も重畳されて益々位置精度が低下してしまう。 Recently, it is required to carry wafers at high speed and perform processing at high throughput. However, as described above, when using a pick that holds only the back surface of the wafer or only the lower surface bevel, the speed is high. When the wafer is transferred, the wafer slips and the wafer position accuracy becomes low. In addition, when a process with heat such as a film forming process is performed, errors due to thermal expansion are also superimposed and the position accuracy is further decreased.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、真空において熱をともなう処理を行う基板処理装置において、基板を高速で搬送しても基板の位置精度を高くすることができる基板搬送装置、それを用いた基板処理システム、および基板搬送方法を提供することを課題とする。また、このような搬送方法を実行するプログラムが記憶された記憶媒体を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in a substrate processing apparatus that performs processing with heat in a vacuum, a substrate transport apparatus capable of increasing the positional accuracy of a substrate even when the substrate is transported at a high speed, It is an object to provide a substrate processing system and a substrate transfer method using the same. It is another object of the present invention to provide a storage medium storing a program for executing such a transport method.
上記課題を解決するため、本発明の第1の観点では、熱をともなう真空処理が行われる真空処理ユニットと、前記真空処理ユニットが接続され、内部が真空に保持された搬送室とを有する基板処理システムにおいて、前記搬送室内に設けられ、前記真空処理ユニットに対して基板の搬入および搬出を行う基板搬送装置であって、基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板を位置決めした状態で保持するピックと、前記ピックにより前記真空処理ユニットに対して基板を搬入および搬出するように前記ピックを駆動させる駆動部と、前記ピックによる基板の搬送動作を制御する搬送制御部とを有し、前記搬送制御部は、基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、実処理において、前記基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記X−Y座標上で求め、その位置ずれ後の前記X−Y座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、前記ずれ量を補正して前記基板を前記真空処理ユニットに搬入するように前記駆動部を制御することを特徴とする基板搬送装置を提供する。 In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, there is provided a substrate having a vacuum processing unit for performing vacuum processing with heat, and a transfer chamber to which the vacuum processing unit is connected and whose interior is held in vacuum. In the processing system, the substrate transfer apparatus is provided in the transfer chamber and carries the substrate into and out of the vacuum processing unit, and has a positioning pin for positioning the substrate, and holds the substrate in a positioned state. A pick unit; a drive unit that drives the pick so that the substrate is carried into and out of the vacuum processing unit by the pick; and a conveyance control unit that controls a substrate conveyance operation by the pick. control unit, at the time of carrying a substrate into the vacuum processing unit, advance the reference position location of the substrate at room temperature by previously grasped on X-Y coordinate, actual In sense, when loading the substrate into the vacuum processing unit, the positional deviation due to heat from the pre-Symbol reference position determined on said X-Y coordinates, from said position of said X-Y coordinate after the positional deviation There is provided a substrate transport apparatus that calculates a displacement amount of a substrate, controls the drive unit to correct the displacement amount and carry the substrate into the vacuum processing unit.
本発明の第2の観点では、熱をともなう真空処理が行われる真空処理ユニットと、前記真空処理ユニットが接続され、内部が真空に保持された搬送室と、前記搬送室内に設けられ、前記真空処理ユニットに対して基板の搬入および搬出を行う基板搬送装置とを具備する基板処理システムであって、前記基板搬送装置は、基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板を位置決めした状態で保持するピックと、前記ピックにより前記真空処理ユニットに対して基板を搬入および搬出するように前記ピックを駆動させる駆動部と、前記ピックによる基板の搬送動作を制御する搬送制御部とを有し、前記搬送制御部は、基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、実処理において、前記基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記X−Y座標上で求め、その位置ずれ後の前記X−Y座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、前記ずれ量を補正して前記基板を前記真空処理ユニットに搬入するように前記駆動部を制御することを特徴とする基板処理システムを提供する。 In a second aspect of the present invention, a vacuum processing unit for performing vacuum processing with heat, a transfer chamber to which the vacuum processing unit is connected and maintained in a vacuum, and provided in the transfer chamber, the vacuum A substrate processing system comprising a substrate transfer device that carries a substrate into and out of a processing unit, the substrate transfer device having a positioning pin for positioning the substrate and holding the substrate in a positioned state A pick unit; a drive unit that drives the pick so that the substrate is carried into and out of the vacuum processing unit by the pick; and a conveyance control unit that controls a substrate conveyance operation by the pick. control unit, at the time of carrying a substrate into the vacuum processing unit, advance the reference position location of the substrate at room temperature by previously grasped on X-Y coordinates, you the actual processing Te, the time of loading the substrate into the vacuum processing unit, the positional deviation due to heat from the pre-Symbol reference position determined on said X-Y coordinates, from said position of said X-Y coordinate after the positional deviation substrate The substrate processing system is characterized in that the amount of deviation is calculated, the amount of deviation is corrected, and the drive unit is controlled to carry the substrate into the vacuum processing unit.
上記第1および第2の観点において、前記位置決めピンは、前記ピック上に基板を挟むように配置され、前記ピックを移動した際の慣性で基板を前記位置決めピンに押しつけることにより基板が位置決めされるように構成することができる。 In the first and second aspects, the positioning pins are arranged so as to sandwich the substrate on the pick, and the substrate is positioned by pressing the substrate against the positioning pins by inertia when the pick is moved. It can be constituted as follows.
また、前記ピックは複数の位置決めピンを有し、前記複数の位置決めピンのいずれかを移動させて基板を前記ピック上でクランプするクランプ機構をさらに有する構成とすることもできる。 The pick may include a plurality of positioning pins, and may further include a clamp mechanism that clamps the substrate on the pick by moving any of the plurality of positioning pins.
この場合に、前記ピックおよび他のアームを含む多関節アーム機構を有し、前記ピックは隣接するアームに対し回転可能に設けられ、前記クランプ機構は、前記ピックの回転にともなって変位するカムと、前記カムの変位により前記位置決めピンを進退移動させ、基板をクランプしまたはリリースする移動部材と、前記カムの変位を前記移動部材に伝達させる中間機構とを有し、前記カムは、前記ピックの回転位置に同期して前記位置決めピンの進退が定まるようにその位置が調整されるように構成することができる。 In this case, an articulated arm mechanism including the pick and another arm is provided, the pick is provided so as to be rotatable with respect to an adjacent arm, and the clamp mechanism includes a cam that is displaced as the pick rotates. A moving member that moves the positioning pin forward and backward by the displacement of the cam to clamp or release the substrate, and an intermediate mechanism that transmits the displacement of the cam to the moving member. The position of the positioning pin can be adjusted so as to be determined in synchronization with the rotational position.
また、前記位置決めピンは、前記ピックの先端側に設けられた先端側位置決めピンと、前記ピックの基端側に設けられた基端側位置決めピンとを有し、前記クランプ機構は前記基端側位置決めピンを進退移動させて基板をクランプしまたはリリースするように構成され、前記多関節アーム機構を伸長させて、基板を受け渡すために前記ピック上の基板をリリースする際には、前記ピックの加速度が負となる範囲で基板をリリースし、前記多関節アームを縮退させて、前記ピック上に基板を受け取った後に基板をクランプする際には、前記ピックの加速度が正となる範囲で基板をクランプする構成とすることができる。 The positioning pin includes a distal end side positioning pin provided on the distal end side of the pick, and a proximal end positioning pin provided on the proximal end side of the pick, and the clamp mechanism includes the proximal end positioning pin. Is configured to clamp or release the substrate by advancing and retreating, and when the articulated arm mechanism is extended to release the substrate on the pick to deliver the substrate, the acceleration of the pick is When the substrate is released in the negative range, the articulated arm is retracted, and the substrate is clamped after receiving the substrate on the pick, the substrate is clamped in the range where the acceleration of the pick is positive. It can be configured.
また、上記第1の観点および第2の観点において、前記基準位置は、常温において、前記真空処理ユニットに対して搬入出される基板が通過する位置に設けられた位置検出センサユニットにより基板を検出し、その検出情報に基づいて求めることができる。このとき、基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の基板の位置情報は、前記位置検出センサユニットにより基板を検出し、その検出情報に基づいて求められ、このようにして求めた基板の位置情報と前記基準位置とから前記位置ずれを算出することができる。前記位置ずれの検出は、基板を前記真空処理ユニットから搬出する際または前記真空処理ユニットに搬入する際に行われ、前記ずれ量の補正は、基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に行わるようにすることができる。 In the above first and second aspects, the reference position location is at room temperature, detecting the substrate by the position detection sensor unit provided at a position where the substrate to be transferred into and out relative to the vacuum processing unit passes And can be obtained based on the detection information. At this time, the position information of the substrate when the substrate is carried into the vacuum processing unit is obtained based on the detection information detected by the position detection sensor unit, and the position information of the substrate thus obtained is obtained. it is possible to calculate the positional deviation from the reference position location and. The detection of the displacement is performed when the substrate is carried out of the vacuum processing unit or when the substrate is carried into the vacuum processing unit, and the correction of the displacement amount is performed when the substrate is carried into the vacuum processing unit. Can be.
また、前記基板処理システムは、前記搬送室に接続され、大気雰囲気と真空との間で圧力可変であり、大気雰囲気から前記搬送室に対して基板を搬送するロードロック室をさらに有し、前記搬送制御部は、基板を前記ロードロック室に搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、実処理において、前記基板を前記ロードロック室に搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記X−Y座標上で求め、その位置ずれ後の前記X−Y座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、前記ずれ量を補正して前記基板を前記ロードロック室に搬入するように前記駆動部を制御するようにすることができる。 The substrate processing system further includes a load lock chamber that is connected to the transfer chamber, is variable in pressure between an air atmosphere and a vacuum, and transfers a substrate from the air atmosphere to the transfer chamber, conveyance control unit, at the time of transferring the substrate to the load lock chamber, the reference position location of the substrate at normal temperature is previously grasped on X-Y coordinates, in the actual processing, the substrate to the load lock chamber when loading, the positional deviation due to heat from the pre-Symbol reference position determined on said X-Y coordinate, and calculates a shift amount of the substrate from the position of the X-Y coordinate after the positional deviation, the deviation amount The drive unit can be controlled so that the substrate is carried into the load lock chamber by correcting the above.
さらに、前記ピックの前記位置決めピンは、垂直軸に対して回転可能なリング部材を有していることが好ましい。また、前記ピックは、基板の裏面を支持し、基板を位置決めする際の移動方向に回転可能なローラを備えた裏面支持パッドを有することが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the positioning pin of the pick has a ring member that is rotatable with respect to a vertical axis. Moreover, it is preferable that the said pick has a back surface support pad provided with the roller which supports the back surface of a board | substrate and can be rotated in the moving direction at the time of positioning a board | substrate.
本発明の第3の観点では、熱をともなう真空処理が行われる真空処理ユニットと、前記真空処理ユニットが接続され、内部が真空に保持された搬送室とを有する基板処理システムにおいて、基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板を位置決めした状態で保持するピックと、前記ピックにより前記真空処理ユニットに対して基板を搬入および搬出するように前記ピックを駆動させる駆動部とを有し、前記搬送室に設けられた基板搬送装置を用いて、前記真空処理ユニットに対して基板の搬入および搬出を行う基板搬送方法であって、基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、実処理において、前記基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記X−Y座標上で求め、その位置ずれ後の前記X−Y座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、前記ずれ量を補正して前記基板を前記真空処理ユニットに搬入することを特徴とする基板搬送方法を提供する。 In a third aspect of the present invention, a substrate is positioned in a substrate processing system having a vacuum processing unit for performing vacuum processing with heat, and a transfer chamber to which the vacuum processing unit is connected and whose interior is held in vacuum. A pick having a positioning pin for holding the substrate in a positioned state, and a drive unit for driving the pick to carry the substrate into and out of the vacuum processing unit by the pick. A substrate transfer method for carrying a substrate in and out of the vacuum processing unit using a substrate transfer device provided in a chamber, wherein the substrate at room temperature when the substrate is transferred into the vacuum processing unit. the reference position location is previously grasped on X-Y coordinates, in the actual processing, when loading the substrate into the vacuum processing unit, before Symbol reference position Obtain the position displacement due to heat on the X-Y coordinate, and calculates a shift amount of the substrate from the position of the X-Y coordinate after the positional deviation, the said substrate by correcting the amount of deviation vacuum processing unit A substrate carrying method is provided.
本発明の第4の観点では、コンピュータ上で動作し、基板搬送装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第3の観点の基板搬送方法が行われるように、コンピュータに前記基板搬送装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a storage medium that operates on a computer and stores a program for controlling a substrate transport apparatus, and the program is executed when the substrate transport method according to the third aspect. The storage medium is characterized by causing a computer to control the substrate transfer device.
本発明によれば、基板を真空処理ユニットに搬入する際の、常温における基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、実処理において、基板を真空処理ユニットに搬入する際に、基準位置からの熱による位置ずれをX−Y座標上で求め、その位置ずれ後のX−Y座標の位置から基板のずれ量を算出し、そのずれ量を補正して基板を真空処理ユニットに搬送するように駆動部を制御するので、真空での熱をともなう処理を行う基板処理装置において、基板を高速で搬送しても基板の位置ずれが抑制され、また、熱膨張等も補正することができ、基板の位置精度を高くすることができる。 According to the present invention, when the substrate is carried into the vacuum processing unit, the reference position of the substrate at normal temperature is previously grasped on X-Y coordinates, in the actual processing, when the substrate is carried into the vacuum processing unit the displacement caused by the heat from the group reference position determined on the X-Y coordinate, and calculates a shift amount of the substrate from the position of the X-Y coordinate after the positional deviation, the vacuum processing a substrate by correcting the amount of deviation Since the drive unit is controlled so that it is transported to the unit, in substrate processing equipment that performs processing with heat in a vacuum , even if the substrate is transported at high speed, the displacement of the substrate is suppressed, and thermal expansion is also corrected. And the positional accuracy of the substrate can be increased.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
<本発明の一実施形態に係る基板処理システム>
図1は、本発明の一実施形態に係るマルチチャンバタイプの基板処理システムの概略構造を示す水平断面図である。
<Substrate Processing System According to One Embodiment of the Present Invention>
FIG. 1 is a horizontal sectional view showing a schematic structure of a multi-chamber type substrate processing system according to an embodiment of the present invention.
基板処理システム100は、例えば成膜処理のような熱をともなう高温処理を行う4つの真空処理ユニット1、2、3、4を備えており、これらの各真空処理ユニット1〜4は六角形をなす搬送室5の4つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、搬送室5の他の2つの辺にはそれぞれ本実施形態に係るロードロック室6、7が設けられている。これらロードロック室6、7の搬送室5と反対側には搬入出室8が設けられており、搬入出室8のロードロック室6、7と反対側には被処理基板としてのウエハWを収容する容器であるフープFを取り付ける3つのポート9、10、11が設けられている。真空処理ユニット1、2、3、4は、その中で処理プレート上に被処理体を載置した状態で所定の真空処理、例えばエッチングや成膜処理を行うようになっている。
The
真空処理ユニット1〜4は、同図に示すように、搬送室5の各辺にゲートバルブGを介して接続され、これらは対応するゲートバルブGを開放することにより搬送室5と連通され、対応するゲートバルブGを閉じることにより搬送室5から遮断される。また、ロードロック室6,7は、搬送室5の残りの辺のそれぞれに、第1のゲートバルブG1を介して接続され、また、搬入出室8に第2のゲートバルブG2を介して接続されている。ロードロック室6,7は、ウエハWを載置するステージを有し、高速で大気圧と真空状態の間で変化させることができ、真空状態にして第1のゲートバルブG1を開放することにより搬送室5に連通され、第1のゲートバルブG1を閉じることにより搬送室5から遮断される。また、第2のゲートバルブG2を開放することにより搬入出室8に連通され、第2のゲートバルブG2を閉じることにより搬入出室8から遮断される。
The
搬送室5内には、真空処理ユニット1〜4、ロードロック室6,7に対して、ウエハWの搬入出を行う本実施形態に係る基板搬送装置12が設けられている。この基板搬送装置12は、搬送室5の略中央に配設されており、2つの多関節アーム機構41および42を有している。なお、基板搬送装置12の詳細な構造は後述する。
In the
搬入出室8のポート9,10、11にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、ウエハWを収容した、または空のフープFがステージS上に載置された状態で、ポート9,10,11に直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ搬入出室8と連通するようになっている。また、搬入出室8の側面にはアライメントチャンバ15が設けられており、そこでウエハWのアライメントが行われる。
The
搬送室5内における真空処理ユニット1〜4、およびロードロック室6、7の搬入出口の近傍には、これらに対して搬入出されるウエハWが通過する位置にそれぞれ位置検出センサユニット22が設けられている。位置検出センサユニットは、基板搬送装置12の多関節アーム機構41,42に載せられているウエハWの位置を検出するためのものであり、各位置検出センサユニット22は、2つの光学センサ23a,23bを有している。光学センサ23a,23bとしては、例えば透過式のものが用いられる。
In the vicinity of the loading / unloading ports of the
搬入出室8内には、フープFに対するウエハWの搬入出およびロードロック室6,7に対するウエハWの搬入出を行う基板搬送装置16が設けられている。この基板搬送装置16は、多関節アーム構造を有しており、フープFの配列方向に沿ってレール18上を走行可能となっていて、その先端の支持アーム17上にウエハWを載せてその搬送を行う。搬入出室8には清浄空気のダウンフローが形成されるようになっている。
In the loading /
この基板処理システム100における各構成部、例えば、真空処理ユニット1〜4、搬送室5、およびロードロック室6,7におけるガス供給系や排気系、基板搬送装置12、16、ゲートバルブ等は、マイクロプロセッサ(コンピュータ)を備えたコントローラを有する全体制御部30により制御されるようになっている。全体制御部30は実際に制御を行うコントローラの他、基板処理システム100のプロセスシーケンスおよび制御パラメータであるプロセスレシピを記憶した記憶部や、入力手段およびディスプレイ等を備えており、選択されたプロセスレシピに従って基板処理システム100を制御するようになっている。
Each component in this
<基板搬送装置の第1の例>
次に、上記処理システムに搭載される基板搬送装置の第1の例について説明する。
図2は基板搬送装置の第1の例を示す平面図、図3はその正面図である。基板搬送装置12は、ベースとなる搬送室5の底板5aに回転自在に支持された回転基台40と、この回転基台40に旋回および屈伸可能に支持され、ウエハWを保持するピック41cおよび42cを有する第1多関節アーム機構41および第2多関節アーム機構42と、これら第1多関節アーム機構41および第2多関節アーム機構42の一方を選択的に屈伸させる駆動リンク機構43と、回転基台40を回転させる駆動機構および駆動リンク機構43を揺動させる駆動機構を有する駆動部44と、搬送動作制御を行う搬送制御部45とを有している。搬送制御部45は全体制御部30により制御されるようになっている。駆動部44の各駆動機構は、一定角度のパルス数で制御するステッピングモータを有している。
<First Example of Substrate Transfer Device>
Next, a first example of the substrate transfer apparatus mounted on the processing system will be described.
FIG. 2 is a plan view showing a first example of the substrate transfer apparatus, and FIG. 3 is a front view thereof. The
回転基台40は駆動部44に内蔵された駆動機構により中空軸50を介して回転されるようになっている。回転基台40を回転させることにより、第1多関節アーム機構41および第2多関節アーム機構42を所望のユニットへアクセスすることが可能となる。
The
第1多関節アーム機構41は、基端部が回転基台40に軸51により旋回可能に接続された第1アーム41aと、基端部が第1アーム41aの先端部に軸52により旋回可能に接続された第2アーム41bと、基端部が第2アーム41bの先端部に軸53により旋回可能に接続されたウエハW保持用のピック41cとを有している。各軸には所定の径を有するプーリが固定されており、プーリにはベルトが掛け渡されており、第1アーム41a、第2アーム41b、ピック41cは所定の回転角度比で旋回され、ピック41cが真空処理ユニット1〜4およびロードロック室6,7に対して直線的に移動可能となっており、これら真空処理ユニット1〜4およびロードロック室6,7に対してウエハWの搬入・搬出が可能となっている。
The first articulated
第2多関節アーム機構42は、第1多関節アーム機構41と同様の構造で対称に設けられており、基端部が回転基台40に軸54により旋回可能に接続された第1アーム42aと、基端部が第1アーム42aの先端部に軸55により旋回可能に接続された第2アーム42bと、基端部が第2アーム42bの先端部に軸56により旋回可能に接続されたウエハW保持用のピック42cとを有しており、第1多関節アーム機構41と同様に動作することが可能となっている。
The second
すなわち、基板搬送装置12は、多関節アーム機構41,42および駆動リンク機構43の機構部を介して駆動部44により駆動させることにより、ピック41c、42cを、真空処理ユニット1〜4およびロードロック室6,7に対してアクセスすることが可能であり、ピック41c、42cを用いて真空処理ユニット1〜4およびロードロック室6,7に対してウエハWを搬入・搬出するようになっている。
In other words, the
駆動リンク機構43は、駆動部44に内蔵された駆動機構により、中空軸50の内部に同軸状に設けられた軸60を介して揺動可能に設けられた駆動アーム61と、この駆動アーム61の揺動端に一端が回転自在に連結され、他端がそれぞれ第1多関節アーム機構41の第1アーム41aの下部および第2多関節アーム機構42の第1アーム42aの下部に回転自在に連結された2つの従動アーム62および63とを有している。そして、軸60を回転させて図示しないプーリおよびベルトを介して駆動アーム61を正逆に揺動することにより、第1多関節アーム機構41および第2多関節アーム機構42の一方を伸長させ、他方を屈曲させた状態とすることができる。すなわち、駆動アーム61を一方側へ揺動させることにより一方の多関節アーム機構が伸長し、他方側へ揺動させることにより他方の多関節アーム機構が伸長する。
The
具体的には、図4に示すように、駆動アーム61を矢印A方向に揺動させることにより第1多関節アーム機構41の第1アーム41aが矢印B方向に回動し、第1多関節アーム機構41が伸長し、ピック41cは矢印C方向に直線移動する。
Specifically, as shown in FIG. 4, by swinging the
図5に示すように、ピック41c,42cはいずれも、ウエハWの裏面を支持する4つの裏面支持パッド71と、先端側でウエハWの端部を支持する2つの先端側ストッパピン72と、基端側でウエハWの端部を支持する2つの基端側ストッパピン73とを有しており、ウエハWの裏面を裏面支持パッド71で支持した状態で先端側ストッパピン72および基端側ストッパピン73でウエハWを挟み、多関節アーム機構を伸長させたときの慣性でウエハWが先端側ストッパピン72に押しつけられることによりピック41c,42c上でウエハWが位置決めされる。すなわち、2つの先端側ストッパピンが位置決めピンとして機能する。これにより、高速で搬送してもピック41c,42c上でのウエハWの位置精度を高く保つことができる。
As shown in FIG. 5, each of the
このように、ピック41c,42c上において、多関節アーム機構を伸長させたときの慣性でウエハWを先端側ストッパピン72に押しつけて位置決めするので、位置精度(位置再現性)を良好にする観点から裏面支持パッド71は、その上のウエハWが移動しやすい構造であることが好ましい。このため、滑りが良好なもの、例えば自己潤滑性を有する炭素のみで構成されたカーボン球を固定された状態で用いることができる。ただし、真空中では摩擦係数が増大して位置再現性が低下してしまうため、固定パッドではなく、図6に示すようなウエハWが慣性で移動する方向に転がるローラ(滑車)75を有するローラパッドを用いることが好ましい。この場合には、裏面支持パッド71は、例えば、図7に示すように、回転軸76にローラ75を取り付けた状態とし、これを受け部材77の凹部77aに挿入し、回転軸76を保持するため凹部77aを蓋体78で塞いでローラ75を蓋体78から回転可能に突出させた状態とする。このようなローラ75、ローラを受ける受け部材77および蓋体78の材質は硬質樹脂(例えばポリベンゾイミタゾール(PBI)樹脂)を用いることが好ましい。
In this way, on the
先端側ストッパピン72および基端側ストッパピン73は、摩擦が小さく発塵しにくい材料、例えばPBI樹脂を用いることが好ましい。しかし、このような発塵しにくい材料を用いても、ウエハ温度が上昇するとストッパピン72,73とウエハWとの摩擦が大きくなり、そのため、これらにウエハWが接触して擦れたときに発塵してパーティクルが発生するおそれがある。このため、先端側ストッパピン72および基端側ストッパピン73の構造を、図8に示すように、ピックに垂直に固定された円柱状のコア部81とその外側に遊嵌され回転可能に構成されたリング部材82とを有するものとすることが好ましい。これによりウエハWがストッパピン72,73に接触した際にリング部材82が回転するため、接線方向の力を逃がすことができ、摩擦による発塵を低減することができる。図8の例では、リング部材82の上部内周に溝82aが形成され、コア部81の上端にフランジ81aが設けられ、フランジ81aが溝82aに係合されている。また図9に示すように、リング部材82とコア部81との係合部がラビリンス構造となるように、リング部材82の内周上部の溝82bとコア部81の上端のフランジ81bを形成してもよい。このようにラビリンス構造とすることにより、リング部材82とコア部81の摩耗で発生するパーティクルが飛散されにくくなるといったメリットがある。
The distal end
搬送制御部45は、駆動部44の駆動機構を制御して基板搬送装置12におけるウエハWの搬送動作を制御する他、熱膨張によるウエハWの位置のずれを補正する。本実施形態では、ピック41c,42c内でウエハWの位置決めを行うため、真空処理ユニット1,2,3,4で熱をともなう処理を行う場合に、多関節アーム機構41,42のアームやピックが、これらユニットのチャンバやウエハWからの熱で膨張するとウエハWの中心位置がずれてしまう。このため、真空処理ユニット1〜4、およびロードロック室6、7の搬入出口の近傍に設けられた位置検出センサユニット22の光学センサ23a,23bを用いてウエハWの基準位置を計測して搬送制御部45に記憶させておき、実際に真空処理ユニット1〜4、およびロードロック室6、7のいずれかにウエハWを搬入する際に、位置検出センサユニット22の光学センサ23a,23bを用いてウエハWの位置を計測し、搬送制御部45ではこの測定結果と記憶されている基準位置情報とを比較してウエハWのずれ量を把握し、そのずれの分だけ補正して搬入するように制御する。
The transfer control unit 45 controls the drive mechanism of the
<基板搬送装置の第2の例>
次に、上記処理システムに搭載される基板搬送装置の第2の例について説明する。
上記基板搬送装置の第1の例では、ピック41c,42c上において、ウエハWを先端側ストッパピン72および基端側ストッパピン73とでウエハWを挟み、多関節アーム機構を伸長させたときの慣性でウエハWを先端側ストッパピン72に押しつけることでウエハWが位置決めされるが、搬送速度がさらに高速化した場合には、ウエハWが先端側ストッパピン72に当たった際のパーティクルの発生や、多関節アーム機構41,42を旋回させたときのウエハWのずれや、位置検出センサユニット22による計測時のウエハWの位置ずれが懸念される。
<Second Example of Substrate Transfer Device>
Next, a second example of the substrate transfer apparatus mounted on the processing system will be described.
In the first example of the substrate transfer apparatus, the wafer W is sandwiched between the distal end side stopper pins 72 and the proximal end side stopper pins 73 on the
このため、本例では、図10およびその拡大図である図11に示すように、第1の例の第1多関節アーム機構41および第2多関節アーム機構42の、ピック41c,42cの先端側ストッパピン72および基端側ストッパピン73の間にウエハWを載せた後ウエハWをクランプするクランプ機構90を付加している。その他の構成は第1の例の基板搬送装置と同じである。なお、以下の説明においては、便宜上、第1多関節アーム機構41のピック41cのみについて説明するが、第2多関節アーム機構42についても全く同様である。
Therefore, in this example, as shown in FIG. 10 and FIG. 11 which is an enlarged view thereof, the tips of the
クランプ機構90は、ピック41cの回転機構を利用して、ピック41cの回転にともなうカムの変位によりウエハWをクランプするものであり、ピック41cの回転軸46に取り付けられたカム91と、カム91の変位により伸縮する伸縮部材93と、カム91の変位を伸縮部材93に伝達するリンク機構92と、伸縮部材93の伸縮により基端側ストッパピン73を進退移動させてウエハWのクランプまたはクランプ解除を行う移動部材95と、移動部材95をガイドするリニアガイド94とを有する。また、リンク機構92と伸縮部材93の間には、キャプチャレンジを調整するためのキャプチャレンジ調整部材96が設けられている。
The
伸縮部材93は、コイルバネ93aと、バネ固定ブロック93bと、移動ブロック93cと、バネ固定ブロック93bの位置を調整してバネ力を調整する位置調整部93dとを有しており、このコイルバネ93aの付勢力により移動ブロック93cおよびキャプチャレンジ調整部材96を介して移動部材95を押圧し、移動部材95が基端側ストッパピン73を押圧してウエハWの端部をクランプするようになっている。
The
カム91は、第1多関節アーム機構41の動作時に、ピック41cが回転機構により第2アーム41bに対して回転する際に、ピック41cに対して相対的に回転するようになっており、リンク機構92を押圧する大径部91aとリンク機構92を押圧しない小径部91bと、これらの間の傾斜部91cとを有している。
The
そして、カム91の大径部91aがリンク機構92に対応した位置にある場合には、カム91がリンク機構92を押圧することによりキャプチャレンジ調整部材96を介して伸縮部材93の移動ブロック93cが押圧され、移動部材95とともに基端側ストッパピン73が退避されてウエハWの受け取り受け渡しが可能となる。また、カム91の小径部91bがリンク機構92に対応した位置にある場合には、リンク機構92は押圧されず、上述のように移動部材95が基端側ストッパピン73を押圧してウエハWの端部をクランプする。さらに、傾斜部91cがリンク機構92に対応する際には、基端側ストッパピン73がクランプ方向または退避方向に移動するようになっている。
When the large-
カム91は、第1多関節アーム機構41のピック41cの位置に同期して基端側ストッパピン73の位置が定まるようにその位置が調整されている。ウエハWを受け取ってからクランプする場合を例に取ると、ウエハWを受け取る第1多関節アーム41が伸長した状態では、カム91は大径部91aによりリンク機構92を押圧する位置にあり、リンク機構92を介して伸縮部材93を押圧して、移動部材95により基端側ストッパピン73が退避された状態となっている。ウエハWを受け取った後、第1多関節アーム機構41が縮退する過程において、図12(a)に示すように、カム91のリンク機構92に対応する位置が大径部91aの端部に達し、その時点でウエハWのクランプが開始される。第1多関節アーム機構41がさらに縮退し、カム91のリンク機構92に対応する位置が傾斜部91cを経て、図12(b)に示すように小径部91bに達した時点でウエハWのクランプが完了する。ウエハWのクランプを外してウエハWを受け渡し可能にする際には、全く逆の動きをする。
The position of the
この際の第1多関節アーム41のストロークとクランプ機構90によるキャプチャレンジとの関係を図13に示す。ここでキャプチャレンジとは、基端側ストッパピン73の押圧部からウエハWの反対側端部までの長さをいい、本例ではウエハWの径が300mmで、ウエハWをクランプしているときのキャプチャレンジは300mmであり、ウエハWをリリースしているときのキャプチャレンジは306mmである。また、第1多関節アーム41のストロークは、回転基台40の中心(軸60の中心)と、ピック41c上のウエハWの中心との距離であり、第1多関節アーム41が最も縮退したときのストロークが308mm、最も伸長したときのストロークが980mmである。
FIG. 13 shows the relationship between the stroke of the first articulated
ウエハWのクランプ時においては、図13のaはウエハWの受け取りを行う範囲であり、カム91は大径部91aがリンク機構92を押圧する位置にあり、キャプチャレンジは最大の306mmである。bはカム91のリンク機構92に対応する位置が大径部91aから傾斜部91cに移行するところであり、クランプ開始位置となる。cはカム91のリンク機構92に対応する位置が傾斜部91cであり、ウエハWのクランプ動作を行う範囲であり、キャプチャレンジが減少していく。dはカム91のリンク機構92に対応する位置が傾斜部91cから小径部91bに移行するところであり、クランプ終了位置であり、キャプチャレンジが300mmとなる。eはさらにストロークが小さくなる範囲であり、カム91のリンク機構92に対応する位置が小径部91bに対応し、ウエハWはクランプされたままである。
At the time of clamping the wafer W, a in FIG. 13 is a range where the wafer W is received, the
リリース時は全く逆になり、クランプ状態のeからdに達すると、カム91のリンク機構92に対応する位置が小径部91bから傾斜部91cに移行し、リリース開始位置となる。そしてcではキャプチャレンジが広がっていきウエハWをリリースする過程であり、bはリリース終了位置となる。そして、aの範囲でウエハWの受け渡しを行う。
At the time of release, the situation is completely reversed, and when reaching e to d in the clamped state, the position of the
図14は第1多関節アーム機構41の伸長時(リリース)の速度・加速度曲線と縮退時(クランプ)の速度・加速度曲線を示す。図14aに示すように、第1多関節アーム機構41を伸長させてウエハWをリリースする際には、第1多関節アーム機構41のストロークが長い方の範囲で加速度が負の領域、すなわち減速領域となる。伸長時には加速度が負の領域でウエハWは先端側ストッパピン72に押しつけられるため、この範囲でウエハWのクランプ解除(ウエハWのリリース)をすればよい。また、図14bに示すように、第1多関節アーム機構41を縮退させてウエハWをクランプする際には、第1多関節アーム機構41が長い方の範囲で加速度が正の領域、すなわち加速領域となる。縮退時には加速度が正の領域でウエハWは先端側ストッパピン72に押しつけられるため、この範囲でウエハWをクランプすればよい。このようにウエハWが先端側ストッパピン72押しつけられている際に、クランプ動作およびクランプ解除動作を行うことにより、その際にウエハWは移動せず、位置精度の低下等が生じない。
FIG. 14 shows a speed / acceleration curve when the first
この第2の例においても、第1の例と同様、搬送制御部45により、駆動部44の駆動機構を制御して基板搬送装置12におけるウエハWの搬送動作を制御する他、熱膨張によるウエハWの位置のずれを補正する。
In the second example, similarly to the first example, the transfer control unit 45 controls the driving mechanism of the
<基板処理システムの動作>
次に、基板処理システム100の動作について説明する。
まず、基板搬送装置16により搬入出室8に接続されたフープFからウエハWを取り出し、ロードロック室6(または7)に搬入する。このとき、ロードロック室6(または7)内は大気雰囲気にされ、その後第2のゲートバルブG2が開放された状態でウエハWが搬入される。
<Operation of substrate processing system>
Next, the operation of the
First, the wafer W is taken out from the FOUP F connected to the loading /
そして、ロードロック室6(または7)内を搬送室5に対応する圧力になるまで真空排気し、第1のゲートバルブG1を開放して基板搬送装置12の第1多関節アーム41または第2多関節アーム42によりロードロック室6(または7)内のウエハWを受け取って、いずれかの真空処理ユニットのゲートバルブGを開いてその中にウエハWを搬入し、ウエハWに対して成膜等の熱をともなう真空処理を行う。
Then, the load lock chamber 6 (or 7) is evacuated to a pressure corresponding to the
真空処理が終了した時点で、ゲートバルブGを開放し、基板搬送装置12が対応する真空処理ユニットからウエハWを搬出し、第1のゲートバルブG1を開放してウエハWをロードロック室6および7のいずれかに搬入し、その中でウエハWを冷却しつつ大気圧に戻す。その後、第2のゲートバルブG2を開け、基板搬送装置16により、フープFに処理後のウエハWを収納する。このような動作をフープF内のウエハWの数だけ繰り返す。
When the vacuum processing is completed, the gate valve G is opened, the
このとき、基板搬送装置12として第1の例の基板搬送装置を用いた場合には、ウエハWの搬送に際して、第1多関節アーム機構41および第2多関節アーム機構42のウエハWを保持するピック41cおよび42cは、先端側ストッパピン72および基端側ストッパピン73を有しており、その間にウエハWを挟むようになっている。そして、多関節アーム機構を伸長させたときの慣性でウエハWが先端側ストッパピン72に押しつけられることによりウエハWはピック41c,42c上で位置決めされる。このため、ウエハWを高速で搬送してもピック41c,42c上でのウエハWが滑ることが防止され、ウエハの位置精度を高く保つことができる。さらに、ストッパピン72、73(コア部81またはリング部材82)が摩耗しても、ウエハWが先端側ストッパピン72に押しつけられることによりウエハWはピック41c,42c上に位置決めされる。
At this time, when the substrate transfer apparatus of the first example is used as the
このように多関節アーム機構を伸長させたときの慣性でウエハWを先端側ストッパピン72に押しつけて位置決めする場合には、裏面支持パッド71上でウエハWが移動しやすいことが要求される。裏面支持パッド71をカーボン球のような潤滑性のよい材料で構成することにより、ある程度の位置精度が得られるが、本実施形態のようにウエハWを真空中で搬送する場合には、常圧で潤滑性が良好な材料でも摩擦が大きくなる。これに対し、図6に示すようなウエハWが慣性で移動する方向に転がるローラ(滑車)75を有するローラパッドを用いることにより、真空中でもウエハWが移動しやすく、ウエハWを高精度で位置決めすることができる。
Thus, when the wafer W is pressed against the front end
また、ピック41c,42cが、先端側ストッパピン72および基端側ストッパピン73によりウエハWを保持する構成をとる場合には、本実施形態のようにウエハWが高温になると、ストッパピン72,73として発塵しにくい材料を用いても、ウエハ温度が上昇するとストッパピン72,73とウエハWとの摩擦が大きくなり、これらにウエハWが接触して擦れたときに発塵してパーティクルが発生するおそれがある。しかし、上述した図8、図9に示すように、外周側に回転可能なリング部材82を設けることにより、接線方向の力を逃がして摩擦による発塵を低減することができる。
Further, when the
ところで、上記基板搬送装置の第1の例では、ピック41c,42c上において、ウエハWを先端側ストッパピン72および基端側ストッパピン73とでウエハWを挟み、多関節アーム機構を伸長させたときの慣性でウエハWを先端側ストッパピン72に押しつけることでウエハWが位置決めされるが、ウエハWは先端側ストッパピン72および基端側ストッパピン73との間で移動可能であるため、搬送速度がさらに高速化した場合には、ウエハWが先端側ストッパピン72に当たった際におけるパーティクルの発生や、多関節アーム機構41,42を旋回させたときのウエハWのずれが懸念される。
By the way, in the first example of the substrate transfer device, the wafer W is sandwiched between the distal end
そこで、基板搬送装置の第2の例では、ピック41c,42c上において、ウエハWを先端側ストッパピン72および基端側ストッパピン73との間に置いた後、クランプ機構90により基端側ストッパピン73をウエハWに押圧させてウエハWをクランプする。
Therefore, in the second example of the substrate transfer apparatus, the wafer W is placed between the distal end
このように、ウエハWをクランプすることにより、搬送速度が一層高速化しても、ウエハWが先端側ストッパピン72に当たることが防止され、パーティクルの発生を有効に防止することができる。また、多関節アーム機構41,42を旋回させたときのウエハWのずれを防止することができる。
In this way, by clamping the wafer W, even if the transfer speed is further increased, the wafer W is prevented from hitting the front end side stopper pins 72, and the generation of particles can be effectively prevented. Further, it is possible to prevent the wafer W from being displaced when the articulated
クランプ機構90としては、上述したように第1多関節アーム機構41を例にとると、ピック41cの回転機構を利用して、ピック41cの回転にともなうカム91の変位によりウエハWをクランプするものを用いる。カム91は、第1多関節アーム機構41のピック41cの回転位置に同期して基端側ストッパピン73の進退が定まるようにその位置が調整される。具体的には、ウエハWを受け取って縮退する際にクランプする場合は、ウエハWを受け取る第1多関節アーム機構41が伸長した状態では、カム91は大径部91aによりリンク機構92を押圧する位置にあり、リンク機構92を介して伸縮部材93を押圧し、基端側ストッパピン73が退避され、ウエハWを受け取った後、第1多関節アーム機構41が縮退する過程において、カム91のリンク機構92に対応する位置が大径部91aの端部に達し、その時点でウエハWのクランプが開始され、第1多関節アーム機構41がさらに縮退し、カム91のリンク機構92に対応する位置が傾斜部91cを経て、小径部91bに達した時点でウエハWのクランプが完了する(図12参照)。ウエハWのクランプを外してウエハWを受け渡し可能にする際には、全く逆の動きをする。
As described above, when the first
このように、カム91を利用したクランプ機構90を用い、ピック41cの回転機構を利用して、ピック41cの回転にともなうカム91の動作によりウエハWをクランプし、またクランプを解除するので、クランプのための特別な動力や制御機構が不要であり、設備が大がかりになることがない。また、このようにウエハWを先端側ストッパピン72と基端側ストッパピン73との間にウエハWを置いてからクランプ機構90によりクランプするので、クランプ前のキャプチャレンジを第1の例の基板搬送機構の場合よりも大きくしてウエハWの受け取りおよび受け渡しを行いやすくすることができる。
In this way, the
また、第1多関節アーム機構41を伸長させてウエハWをリリースする際には、第1多関節アーム機構41のストロークが長い方の範囲の加速度が負の領域、すなわち減速領域においてウエハWのクランプ解除(ウエハWのリリース)を行い、また第1多関節アーム機構41を縮退させてウエハWをクランプする際には、第1多関節アーム機構41が長い方の範囲の加速度が正の領域、すなわち加速領域においてウエハWをクランプするようにすることにより、ウエハWが先端側ストッパピン72に押しつけられた状態でウエハWのクランプおよびクランプ解除を行うことができる。このため、ウエハWのクランプ時およびクランプ解除時にウエハWが移動せず、位置精度の低下等が生じない。
When the first
ところで、上記第1の例および第2の例の基板搬送機構のいずれにおいても、ピック41c,42cが、先端側ストッパピン72および基端側ストッパピン73によりウエハWを保持する構成をとる場合には、図15に模式的に示すように、ウエハWはピック41c(42c)で位置決めされているため、真空処理ユニット1〜4の熱によって多関節アーム機構41,42のアームやピックが熱膨張すると、ウエハWの位置がその熱膨張によって変位してしまう。このようにウエハWの位置がずれたままの状態で真空処理ユニット1〜4や、ロードロック室6,7にウエハWを搬送すると、ウエハWはステージ上の所定の位置からずれた位置に載置されることとなる。
By the way, in any of the substrate transport mechanisms of the first example and the second example, the
そこで、本実施形態では、ウエハWが正しい位置に搬送されるように、以下に説明する手順にてこのような熱膨張による位置ずれの補正を行う。 Therefore, in the present embodiment, such a positional deviation correction due to thermal expansion is performed by the procedure described below so that the wafer W is transferred to the correct position.
<熱膨張によるウエハの位置ずれの補正>
このような熱膨張によるウエハの位置ずれの補正は、図16のフローチャートのような手順で行うことができる。
<Correction of wafer misalignment due to thermal expansion>
The correction of the wafer position shift due to such thermal expansion can be performed according to the procedure shown in the flowchart of FIG.
まず、真空処理ユニット1〜4、ロードロック室6,7の各モジュールに対して、対応する位置検出センサユニット22の光学センサ23a,23bの検出値に基づきウエハの基準位置を求め、搬送制御部45に記憶させる(ステップ1)。
First, for each module of the
実際のウエハWの搬送に際しては、基板搬送装置12の第1および第2多関節アーム機構41,42の旋回時に、どのモジュールの光学センサ23a,23bを使用するのかを決定する(ステップ2)。
When the wafer W is actually transferred, it is determined which module of the
図17に示すように、そのモジュール(真空処理ユニット1〜4およびロードロック室6,7のいずれか)にウエハWを搬入する際、またはそのモジュールからウエハWを搬送室5に戻す際に、光学センサ23a,23bの検出信号に基づいて搬送制御部45によりウエハWの位置を計測する(ステップ3)。
As shown in FIG. 17, when the wafer W is loaded into the module (one of the
搬送制御部45は、この計測結果に基づいてウエハWの基準位置からのずれ量を算出し、図18に示すように、そのモジュールへウエハWを搬入する際に、そのずれ量を補正するように基板搬送装置12の駆動部44を制御する(ステップ4)。
The transfer control unit 45 calculates a deviation amount of the wafer W from the reference position based on the measurement result, and corrects the deviation amount when the wafer W is loaded into the module as shown in FIG. Next, the
次に、ウエハWの基準位置の計測およびずれ量の算出の具体的手法について説明する。駆動部44の各駆動機構はステッピングモータを用いているため、パルス値により位置情報を把握することができる。
Next, a specific method for measuring the reference position of the wafer W and calculating the shift amount will be described. Since each drive mechanism of the
[ウエハの基準位置の計測]
ウエハWの基準位置の計測は、常温において、対応するモジュール内のウエハWをピック上に載置して搬送室5に戻す際に行われる。このとき、ウエハWを載置したピックは直線的に移動される。図19(a)に示すように、ウエハWが光学センサS1,S2の照射した光を遮光した点をA、Cとし、さらにウエハWを移動して光学センサS1,S2の照射した光が透光するようになった点をB、Dとする。既知の値として、基準のウエハ半径を150mmとする。
[Measurement of wafer reference position]
The measurement of the reference position of the wafer W is performed when the wafer W in the corresponding module is placed on the pick and returned to the
(a)センサ間距離HH′の算出手順
この条件でまず、以下の1〜5の手順でセンサ間距離HH′を算出する。
1.A−Dのパルス値を実際のアーム位置に変換する。
2.AB、CDの長さを算出する。
3.三平方の定理により、OH2=AO2−(AB÷2)2が成り立つから、この式からOHの長さを算出する。
4.OH′の長さを上記1〜3と同様にして算出する。
5.上記3,4からHH′=OH+OH′としてHH′を算出する。
(A) Calculation procedure of inter-sensor distance HH 'First, under this condition, the inter-sensor distance HH' is calculated by the following
1. The AD pulse value is converted into an actual arm position.
2. The lengths of AB and CD are calculated.
3. Since OH 2 = AO 2 − (AB ÷ 2) 2 holds according to the three-square theorem, the length of OH is calculated from this equation.
4). The length of OH ′ is calculated in the same manner as 1 to 3 above.
5). From the above 3 and 4, HH ′ is calculated as HH ′ = OH + OH ′.
(b)基準ウエハ位置Oの座標の算出手順
次に、以下の6〜8の手順で基準ウエハ位置Oの座標(x1,y1)を算出する。
6.S1をX座標の基準(X=0)とする。
7.上記3によりOHの長さが算出済みであるため、基準ウエハ位置OのX座標(x1)はx1=OHとなる。
8.基準ウエハ位置OのY座標(y1)は、Bのアーム位置+(AB÷2)で求めることができる。
(B) Calculation procedure of coordinates of reference wafer position O Next, the coordinates (x1, y1) of the reference wafer position O are calculated by the following procedures 6 to 8.
6). Let S1 be the X coordinate reference (X = 0).
7). Since the length of OH has already been calculated according to 3 above, the X coordinate (x1) of the reference wafer position O is x1 = OH.
8). The Y coordinate (y1) of the reference wafer position O can be obtained by B arm position + (AB ÷ 2).
[ウエハのずれ量の算出]
ウエハWのずれ量の算出は、実際の処理の際に、対応するモジュール内のウエハWをピック上に載置して搬送室5に戻す際に行われる。このとき、基準位置の計測の際と同様、ウエハWを載置したピックは直線的に移動される。既知の値としてセンサ間距離HH′、基準ウエハ位置Oの座標を用いる。図19(b)に示すように、基準位置の計測の際と同様、ウエハWが光学センサS1,S2の照射した光を遮光した点をA、Cとし、さらにウエハWを移動して光学センサS1,S2の照射した光が透光するようになった点をB、Dとする。
[Calculation of wafer displacement]
The amount of deviation of the wafer W is calculated when the wafer W in the corresponding module is placed on the pick and returned to the
(a)ウエハ半径r、ウエハ位置O′のX座標:x2の算出手順
以下の9〜11の手順でウエハ半径rおよびウエハ位置O′のX座標:x2を算出する。
9.A−Dのパルス値を実際のアーム位置に変換する。
10.AB、CDの長さを算出する。
11.三平方の定理により、以下の2つの式が成り立つから、連立方程式によりr、x2を算出する。
r2=(x2)2+(AB÷2)2
r2=(HH′−x2)2+(CD÷2)2
(A) Calculation Procedure of Wafer Radius r and X Position of Wafer Position O ′: x2 The X radius: x2 of the wafer radius r and wafer position O ′ is calculated by the following
9. The AD pulse value is converted into an actual arm position.
10. The lengths of AB and CD are calculated.
11. Since the following two equations hold according to the three-square theorem, r and x2 are calculated by simultaneous equations.
r 2 = (x2) 2 + (AB ÷ 2) 2
r 2 = (HH′−x2) 2 + (CD ÷ 2) 2
(b)ウエハ位置O′のY座標:y2の算出手順
以下の12によりウエハ位置O′のY座標:y2を算出する。
12.y2=Bのアーム位置+(AB÷2)
(B) Calculation procedure of Y coordinate: y2 of wafer position O 'Y coordinate: y2 of wafer position O' is calculated according to the following 12.
12 y2 = B arm position + (AB ÷ 2)
(c)ウエハのずれ量の算出手順
以下の13によりウエハのずれ量を算出する。
13.O′の座標(x2,y2)と基準位置Oの座標(x1,y1)から以下の式でずれ量を算出する。
ずれ量2=(x2−x1)2+(y2−y1)2
(C) Calculation procedure of wafer displacement amount The wafer displacement amount is calculated according to the following 13:
13. The shift amount is calculated from the coordinates (x2, y2) of O ′ and the coordinates (x1, y1) of the reference position O by the following formula.
Deviation amount 2 = (x2-x1) 2 + (y2-y1) 2
このように、ピック41c,42c内でウエハWを位置決めして、その位置補正を各モジュールに対応して設けられたセンサを用いて行うので、アームやピックの熱膨張、さらにはウエハW自体の熱膨張によってウエハWの位置がずれても、高い位置精度でウエハWを搬送することができる。また、熱膨張のみならず、他の要因でウエハWの位置がずれた場合にもウエハWの位置補正を行うことができる。例えば、ストッパピン72、73(コア部81またはリング部材82)が摩耗しても、ウエハWが先端側ストッパピン72に押しつけられることによりウエハWはピック41c,42c上に位置決めすることができ、上記方法でウエハWの位置補正を行うことができる。また、このようなずれ量が大きくなることで、ピックやアームの交換時期を把握することも可能となる。
As described above, the wafer W is positioned in the
ただし、第1の例の基板搬送装置の場合には、減速時にピック41c,42c上でウエハWが移動する可能性があるため、位置検出センサユニット22による計測時のウエハWの位置ずれが懸念される。つまり、第1の例の場合には、加速度が正の領域、すなわち加速領域においてはウエハWがいずれかのストッパピンに押しつけられた状態となるため、その領域に位置検出ユニット22の光学センサ23a,23bを設置すれば、ウエハWの位置ずれは実質的に生じない。しかし、加速度が負の領域、すなわち減速領域に位置検出ユニット22の光学センサ23a,23bを設置すれば、ウエハWが移動中に計測することになるため、誤差が大きくなってしまう。具体的には、多関節アーム機構伸長時、つまりウエハWをモジュールへ搬入する場合には、図20(a)に示すように、多関節アーム機構のストロークが短い範囲であるAの範囲でしか精度良く計測できず、また多関節アーム機構縮退時、つまりウエハWをモジュールから戻す場合には、図20(b)に示すように、多関節アーム機構のストロークが長い範囲であるBの範囲でしか精度良く測定することができない。したがって、光学センサ23a,23bを所定の位置に設置して、モジュールへ搬送する際およびモジュールから戻す際の両方ともウエハWの位置ずれを生じさせずに精度良く計測することは困難である。また、光学センサ23a,23bの設置位置に制限がある場合には、精度良く計測できない場合も生じる。
However, in the case of the substrate transfer apparatus of the first example, there is a possibility that the wafer W may move on the
これに対し、ウエハWをクランプする第2の例の場合には、図20(a)のCの範囲、図20(b)のDの範囲と、ウエハWをモジュールに搬入する際およびモジュールから戻す際のいずれもほぼ全域でウエハWの位置を精度良く測定することができる。 On the other hand, in the case of the second example in which the wafer W is clamped, the range C in FIG. 20A, the range D in FIG. 20B, and when the wafer W is loaded into the module and from the module In any case of returning, the position of the wafer W can be measured with accuracy over almost the entire area.
<アーム機構の伸び補正>
以上の手順でウエハの熱膨張による位置ずれの補正を行うことができるが、長期間のアイドリングの後、再度処理を行う場合には、基板搬送装置12の第1多関節アーム機構41および第2多関節アーム機構42のアームやピックの実際の伸び量が不明であり、アイドリング直前のデータに基づいてそのまま搬送動作を実施すると、ウエハWをピックに載せる際に、ウエハWが先端側ストッパピン72または基端側ストッパピン73に乗り上げるおそれがある。このため、第1多関節アーム機構41および第2多関節アーム機構42(以下単にアーム機構という)の伸び補正を行うことが好ましい。
<Extension correction of arm mechanism>
The positional deviation due to the thermal expansion of the wafer can be corrected by the above procedure. However, when processing is performed again after a long period of idling, the first articulated
アーム機構の伸び補正を行うに際しては、予めレーザー変位計のような変位計によりアーム機構の伸び量を測定し、図21に示すように、レーザー変位計で測定した伸びと、位置検出センサユニット22での測定結果との相関関係を求めておく。そして、図22に示すように、レーザー変位計でアーム機構の温度とアーム機構の伸びとの関係を求め、アイドリング時間とアーム機構の温度との関係から、図23に示すようにアイドリング時間とアーム機構の伸びの関係を求める。アイドリング終了後、搬送動作の開始時に、アイドリング時間から図23に基づいてアーム機構の伸び量を算出し、その伸び量を補正値としてアーム機構の動作を行う。具体的にはアイドリング状態になった直後にピックにウエハを載せ、アイドリング時の熱膨張経時変化のデータを元に処理再開時のアーム機構の伸び量(補正値)を決定し、図21の関係に基づいて位置補正を行う。
When correcting the extension of the arm mechanism, the amount of extension of the arm mechanism is measured in advance by a displacement meter such as a laser displacement meter, and the elongation measured by the laser displacement meter and the position
これにより、長時間アイドリングを行った後でも、アーム機構の伸び量を把握することができ、ウエハWをピックに載せる際に、ウエハWが先端側ストッパピン72または基端側ストッパピン73に乗り上げることを防止することができる。
As a result, the extension amount of the arm mechanism can be grasped even after idling for a long time, and when the wafer W is placed on the pick, the wafer W rides on the distal end
なお、以上のようにレーザー変位計の測定値とアイドリング時間との相関関係を予めとっておく代わりに、基板処理システム100内、例えばロードロック室6または7の入り口部分にレーザー変位計等の変位計を設けておき、直接アーム機構の変位を測定するようにしてもよい。
As described above, instead of taking the correlation between the measured value of the laser displacement meter and the idling time in advance, the displacement of the laser displacement meter or the like is introduced into the
<他の適用>
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では基板搬送機構として多関節アーム機構を用いたが、これに限らず、直動機構等の他の機構であってもよい。また、位置検出センサユニットのセンサとして光学センサを用いたが、位置を検出するものであればこれに限るものではなく、また、1つの位置検出センサユニットにつき2つのセンサを用いたが、1つでもよい。また、位置検出センサユニットを、ウエハの搬出入の対象モジュール(真空処理ユニットおよびロードロック室のいずれか)の搬入出口近傍に設けたが、ウエハを保持するピックがウエハの搬入および搬出のために直動する範囲であればよい。さらに、上記実施形態では、真空処理ユニットを4つ、ロードロック室を2つ設けた基板処理システムを例にとって説明したが、これらの数に限定されるものではない。さらにまた、真空処理ユニットを複数設けたマルチチャンバタイプの真空処理装置に限らず、真空処理ユニットが1個のシステムであっても適用可能である。さらにまた、被処理基板についても、半導体ウエハに限らず、FPD用ガラス基板などの他の基板を対象にすることができることはいうまでもない。
<Other applications>
The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the articulated arm mechanism is used as the substrate transport mechanism, but the present invention is not limited to this, and other mechanisms such as a linear motion mechanism may be used. Further, the optical sensor is used as the sensor of the position detection sensor unit. However, the present invention is not limited to this as long as the position is detected, and two sensors are used for one position detection sensor unit. But you can. In addition, the position detection sensor unit is provided in the vicinity of the loading / unloading port of the wafer loading / unloading target module (either the vacuum processing unit or the load lock chamber), but the pick holding the wafer is used for loading and unloading the wafer. It may be in a range that moves linearly. Furthermore, in the above-described embodiment, the substrate processing system provided with four vacuum processing units and two load lock chambers has been described as an example, but the number is not limited thereto. Furthermore, the present invention is not limited to a multi-chamber type vacuum processing apparatus provided with a plurality of vacuum processing units, and can be applied to a system having one vacuum processing unit. Furthermore, it goes without saying that the substrate to be processed is not limited to a semiconductor wafer but can be another substrate such as a glass substrate for FPD.
1〜4;真空処理ユニット
5;搬送室
6,7;ロードロック室
8;搬入出室
12,16;基板搬送装置
22;位置検出センサユニット
23a,23b;光学センサ
30;全体制御部
40;回転基台
41;第1多関節アーム機構
41a,42a;第1アーム
41b,42b;第2アーム
41c,42c;ピック
43;駆動リンク機構
44;駆動部
45;搬送制御部
50;中空軸
51,52,53,54,55,56,60;軸
61;駆動アーム
62,63;従動アーム
71;裏面支持パッド
72;先端側ストッパピン
73;基端側ストッパピン
75;ローラ(滑車)
76;回転軸
81;コア部
82;リング部材
90;クランプ機構
91;カム
92;リンク機構
93;伸縮部材
94;リニアガイド
95;移動部材
100;基板処理システム
W;半導体ウエハ
1-4;
76; Rotating
Claims (28)
基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板を位置決めした状態で保持するピックと、
前記ピックにより前記真空処理ユニットに対して基板を搬入および搬出するように前記ピックを駆動させる駆動部と、
前記ピックによる基板の搬送動作を制御する搬送制御部と
を有し、
前記搬送制御部は、
基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記X−Y座標上で求め、その位置ずれ後の前記X−Y座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記真空処理ユニットに搬入するように前記駆動部を制御することを特徴とする基板搬送装置。 In a substrate processing system having a vacuum processing unit for performing vacuum processing with heat and a transfer chamber to which the vacuum processing unit is connected and whose interior is kept in vacuum, the substrate processing system is provided in the transfer chamber, A substrate transfer device that carries in and out substrates.
A pick having positioning pins for positioning the substrate and holding the substrate in a positioned state;
A drive unit for driving the pick so as to carry the substrate in and out of the vacuum processing unit by the pick;
A transfer control unit for controlling the transfer operation of the substrate by the pick,
The conveyance control unit
When loading the substrate into the vacuum processing unit, advance the reference position location of the substrate at room temperature by previously grasped on X-Y coordinates,
In actual processing, when loading the substrate into the vacuum processing unit, the positional deviation due to heat from the pre-Symbol reference position determined on said X-Y coordinate from the position of the X-Y coordinate after the positional deviation Calculating the amount of deviation of the substrate ;
The substrate transfer apparatus, wherein the drive unit is controlled so as to correct the shift amount and carry the substrate into the vacuum processing unit.
前記搬送制御部は、
基板を前記ロードロック室に搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記ロードロック室に搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記X−Y座標上で求め、その位置ずれ後の前記X−Y座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記ロードロック室に搬入するように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の基板搬送装置。 The substrate processing system further includes a load lock chamber connected to the transfer chamber, variable in pressure between an atmospheric atmosphere and vacuum, and transferring a substrate from the atmospheric atmosphere to the transfer chamber,
The conveyance control unit
When the substrate is carried into the said load lock chamber, it leaves the reference position location of the substrate at room temperature by previously grasped on X-Y coordinates,
In actual processing, when loading the substrate into the load lock chamber, the displacement caused by the heat from the pre-Symbol reference position determined on said X-Y coordinate from the position of the X-Y coordinate after the positional deviation Calculating the amount of deviation of the substrate ;
9. The substrate transfer apparatus according to claim 1, wherein the driving unit is controlled so as to correct the shift amount and carry the substrate into the load lock chamber. 10.
前記真空処理ユニットが接続され、内部が真空に保持された搬送室と、
前記搬送室内に設けられ、前記真空処理ユニットに対して基板の搬入および搬出を行う基板搬送装置と
を具備する基板処理システムであって、
前記基板搬送装置は、
基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板を位置決めした状態で保持するピックと、
前記ピックにより前記真空処理ユニットに対して基板を搬入および搬出するように前記ピックを駆動させる駆動部と、
前記ピックによる基板の搬送動作を制御する搬送制御部と
を有し、
前記搬送制御部は、
基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記X−Y座標上で求め、その位置ずれ後の前記X−Y座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記真空処理ユニットに搬入するように前記駆動部を制御することを特徴とする基板処理システム。 A vacuum processing unit for performing vacuum processing with heat;
A transfer chamber to which the vacuum processing unit is connected and the inside is kept in vacuum; and
A substrate processing system provided in the transfer chamber and including a substrate transfer device that carries the substrate in and out of the vacuum processing unit;
The substrate transfer device includes:
A pick having positioning pins for positioning the substrate and holding the substrate in a positioned state;
A drive unit for driving the pick so as to carry the substrate in and out of the vacuum processing unit by the pick;
A transfer control unit for controlling the transfer operation of the substrate by the pick,
The conveyance control unit
When loading the substrate into the vacuum processing unit, advance the reference position location of the substrate at room temperature by previously grasped on X-Y coordinates,
In actual processing, when loading the substrate into the vacuum processing unit, the positional deviation due to heat from the pre-Symbol reference position determined on said X-Y coordinate from the position of the X-Y coordinate after the positional deviation Calculating the amount of deviation of the substrate ;
The substrate processing system, wherein the drive unit is controlled so as to correct the shift amount and to carry the substrate into the vacuum processing unit.
前記搬送制御部は、
基板を前記ロードロック室に搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記ロードロック室に搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記X−Y座標上で求め、その位置ずれ後の前記X−Y座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記ロードロック室に搬入するように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項12から請求項19のいずれか1項に記載の基板処理システム。 Connected to the transfer chamber, variable in pressure between an atmospheric atmosphere and vacuum, further comprising a load lock chamber for transferring a substrate from the atmospheric atmosphere to the transfer chamber;
The conveyance control unit
When the substrate is carried into the said load lock chamber, it leaves the reference position location of the substrate at room temperature by previously grasped on X-Y coordinates,
In actual processing, when loading the substrate into the load lock chamber, the displacement caused by the heat from the pre-Symbol reference position determined on said X-Y coordinate from the position of the X-Y coordinate after the positional deviation Calculating the amount of deviation of the substrate ;
20. The substrate processing system according to claim 12, wherein the driving unit is controlled so as to correct the shift amount and carry the substrate into the load lock chamber.
基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記X−Y座標上で求め、その位置ずれ後の前記X−Y座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記真空処理ユニットに搬入することを特徴とする基板搬送方法。 In a substrate processing system having a vacuum processing unit for performing vacuum processing with heat, and a transfer chamber to which the vacuum processing unit is connected and whose interior is held in vacuum, the substrate processing system has positioning pins for positioning the substrate, A pick that is held in a positioned state; and a drive unit that drives the pick so that the pick is carried into and out of the vacuum processing unit by the pick, and a substrate transfer device provided in the transfer chamber is provided A substrate carrying method for carrying in and carrying out the substrate to and from the vacuum processing unit,
When loading the substrate into the vacuum processing unit, advance the reference position location of the substrate at room temperature by previously grasped on X-Y coordinates,
In actual processing, when loading the substrate into the vacuum processing unit, the positional deviation due to heat from the pre-Symbol reference position determined on said X-Y coordinate from the position of the X-Y coordinate after the positional deviation Calculating the amount of deviation of the substrate ;
A substrate transfer method comprising correcting the shift amount and carrying the substrate into the vacuum processing unit.
基板を前記ロードロック室に搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をX−Y座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記ロードロック室に搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記X−Y座標上で求め、その位置ずれ後の前記X−Y座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記ロードロック室に搬入することを特徴とする請求項23から請求項26のいずれか1項に記載の基板搬送方法。 The substrate processing system further includes a load lock chamber connected to the transfer chamber, variable in pressure between an atmospheric atmosphere and vacuum, and transferring a substrate from the atmospheric atmosphere to the transfer chamber,
When the substrate is carried into the said load lock chamber, it leaves the reference position location of the substrate at room temperature by previously grasped on X-Y coordinates,
In actual processing, when loading the substrate into the load lock chamber, the displacement caused by the heat from the pre-Symbol reference position determined on said X-Y coordinate from the position of the X-Y coordinate after the positional deviation Calculating the amount of deviation of the substrate ;
27. The substrate transfer method according to claim 23, wherein the substrate is carried into the load lock chamber after correcting the shift amount .
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